CN109226772B - 一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法 - Google Patents

一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属粉末冶金领域，具体公开了一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法。所述方法包含如下步骤：S11.将制备得到的高屈服强度粉末冶金产品的变形产品置于整形模具中；S12.将放有变形产品的整形模具放入烧结炉中，温度升高至200～800℃之，保温10～60min；S13.等待炉子冷却后取出，完成产品的热整形。该方法简便易行，无需增添新的设备，成功克服了现有技术对高屈服强度产品烧结变形难于采用常规整形方案矫正的问题，大大节约了高屈服强度变形产品的整形成本；提高了良品率。

Description

一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法
技术领域
本发明涉及金属粉末冶金领域，具体公开了一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法。
背景技术
粉末冶金技术是一种绿色环保的金属成形技术，以金属粉末为原料，通过模具压制、注射成形等方法成形所需要的形状，并且通过在一定的热循环周期中烧结，使粉末颗粒之间形成冶金结合，获得力学性能与锻压材料接近的最终产品。由于其只需要辅以少量的机加工或不需要机加工就能获得最终产品形状，所以能以较低的成本大批量制造二维或三维复杂形状的产品，是一种性价比很高的成形工艺。粉末冶金技术包含三个工序，粉末前处理，成形以及烧结。由于粉末前处理和成形方法的差异，产品在烧结过程中很容易产生变形。比如用模具压制成形的时候，由于金属粉末与模壁之间存在摩擦力，所以粉末在模冲的作用下运动时随着运动距离的不同会产生压力梯度，从而造成最终的生坯密度不均匀。在烧结的时候，由于粉末颗粒之间需要通过原子的扩散达成冶金结合，所以会存在一定的收缩，在生坯密度大的地方，粉末需要迁移的路径较短，生坯密度小的地方，粉末需要迁移的路径较长，这样就会导致产品不能均匀收缩，从而造成变形。一般情况下，产品的变形可以设计普通的整形模具经过一定压力下复压矫正烧结带来的变形，然而，对于屈服强度大于500MPa以上的产品，复压的过程要么会回弹，要么会直接发生脆性断裂，所以常规的整形方案并不适用于此类材料。因此，急需开发一种对屈服强度大于500MPa以上的产品的整形方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有技术对屈服强度大于500MPa以上的变形产品在整形过程中存在的难题，本发明提供一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法，其包含如下步骤：
S11.将制备得到的高屈服强度粉末冶金产品的变形产品置于整形模具中；
S12.将放有变形产品的整形模具放入烧结炉中，温度升高至200～800℃之，保温10～60min；
S13.等待炉子冷却后取出，完成产品的热整形。
优选地，所述的高屈服强度粉末冶金产品是指屈服强度大于500MPa的粉末冶金产品。
进一步优选地，所述的高屈服强度粉末冶金产品是指采用金属粉末注射成形方法制备得到的17-4PH不锈钢。
优选地，所述的整形模具包括如下结构：
整形模具上模(1)、整形模具下模(2)、锁紧装置(4)；
所述整形模具下模(2)上设置有变形产品放置腔(3)；所述的整形模具上模(1)设有凸块；
使用时，变形产品置于变形产品放置腔(3)中，合模过程中，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧。
进一步优选地，所述的锁紧装置(4)为螺钉。
优选地，步骤S11具体的方法为：将制备得到的高屈服强度粉末冶金产品的变形产品置于变形产品放置腔(3)中；然后合上整形模具上模(1)，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧。
优选地，所述高屈服强度粉末冶金产品的制备方法包含如下步骤：
S21.喂料制备：将高屈服强度粉末与高分子粘结剂混合均匀，加热至180～250℃，搅拌得膏状混合物；将此膏状混合物移至造粒装置中造粒，制备成颗粒状的喂料；
S22.注射成形：将所述的颗粒状的喂料加入注塑机的料斗，并按以下参数控制注塑机进行工作以成形零件生坯：模具温度：100～120℃；喂料温度：180～220℃；注射压力：120～180MPa；
S23.脱脂烧结：将生坯放入脱脂烧结一体炉中，以0.3～0.6℃/min的速率升温至500～700℃，将其中的高分子粘结剂加热挥发并抽走；再以3-5℃/min的升温速率升温至1200～1500℃进行致密化烧结，保温时间2～4小时，然后随炉冷却，最终获得高屈服强度粉末冶金产品。
进一步优选地，步骤S21中所述的高屈服强度粉末是指屈服强度大于500MPa的粉末。
本发明研究人员研究发现，在上述方法条件下制备得到的高屈服强度粉末冶金产品其合格产品的占比高，变形产品的占比低。
最优选地，步骤S21中所述的高屈服强度粉末是指17-4PH不锈钢粉末。
优选地，步骤S23中所述的高屈服强度粉末冶金产品包括合格产品和变形产品。
有益效果：本发明提供了一种全新的对屈服强度大于500MPa以上的产品的热整形方法；该方法将变形产品固定于特制的整形模具中，放入普通烧结炉中，加热整形，即可获得较好的整形效果；该方法简便易行，无需增添新的设备，成功克服了现有技术对高屈服强度产品烧结变形难于采用常规整形方案矫正的问题，大大节约了高屈服强度变形产品的整形成本；该方案对于高屈服强度变形产品的整形成功率达100％，使得采用粉末冶金方法制备高屈服强度产品的良品率大大提升。
附图说明
图1为本发明所述的整形模具的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1 17-4PH不锈钢变形成品的热整形方法
采用金属粉末注射成形制备的17-4PH不锈钢的屈服强度为730MPa左右，其变形产品采用一般粉末冶金冷整形的方法进行矫正是不可行的。针对该问题，本实施例提供了如下的整形方法：
该方法使用了特制的整形模具，所述的整形模具包括如下结构：
整形模具上模(1)、整形模具下模(2)、锁紧装置(4)；所述整形模具下模(2)上设置有变形产品放置腔(3)；所述的整形模具上模(1)设有凸块；所述的锁紧装置(4)为螺钉；使用时，变形产品置于变形产品放置腔(3)中，合模过程中，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
具体方法为：
S11.将17-4PH不锈钢变形成品置于变形产品放置腔(3)中；然后合上整形模具上模(1)，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
S12.将放有变形产品的整形模具放入烧结炉中，温度升高至480℃之，保温30min；
S13.等待炉子冷却后取出，完成产品的热整形。
经检测，17-4PH不锈钢变形成品在该方法下能够实现100％的矫正。
实施例2 17-4PH不锈钢变形成品的热整形方法
采用金属粉末注射成形制备的17-4PH不锈钢的屈服强度为730MPa左右，其变形产品采用一般粉末冶金冷整形的方法进行矫正是不可行的。针对该问题，本实施例提供了如下的整形方法：
该方法使用了特制的整形模具，所述的整形模具包括如下结构：
整形模具上模(1)、整形模具下模(2)、锁紧装置(4)；所述整形模具下模(2)上设置有变形产品放置腔(3)；所述的整形模具上模(1)设有凸块；所述的锁紧装置(4)为螺钉；使用时，变形产品置于变形产品放置腔(3)中，合模过程中，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
具体方法为：
S11.将17-4PH不锈钢变形成品置于变形产品放置腔(3)中；然后合上整形模具上模(1)，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
S12.将放有变形产品的整形模具放入烧结炉中，温度升高至320℃之，保温20min；
S13.等待炉子冷却后取出，完成产品的热整形。
经检测，17-4PH不锈钢变形成品在该方法下能够实现95％的矫正。
实施例3 17-4PH不锈钢变形成品的热整形方法
17-4PH不锈钢的金属粉末注射成形方法如下：
S21.喂料制备：将500目大小粒径的17-4PH不锈钢粉末与高分子粘结剂混合均匀，加热至200℃，搅拌得膏状混合物；将此膏状混合物移至双螺杆挤出造粒机中进行挤出造粒，制备成颗粒状的喂料；
S22.注射成形：将所述的颗粒状的喂料加入注塑机的料斗，并按以下参数控制注塑机进行工作以成形零件生坯：模具温度：100～120℃；喂料温度：180～220℃；注射压力：120～180MPa；
S23.脱脂烧结：将生坯放入脱脂烧结一体炉中，以0.5℃/min的速率升温至600℃，将其中的高分子粘结剂加热挥发并抽走；再以3-5℃/min的升温速率升温至1300℃进行致密化烧结，保温时间3小时，然后随炉冷却，最终获得17-4PH不锈钢；所述的17-4PH不锈钢包括合格产品和变形产品。
本发明研究人员研究发现，在上述方法条件下制备得到的17-4PH不锈钢其合格产品的占比高，变形产品的占比低。
采用上述方法制备得到的17-4PH不锈钢的屈服强度为730MPa左右，其变形产品采用一般粉末冶金冷整形的方法进行矫正是不可行的。针对该问题，本实施例提供了如下的整形方法：
该方法使用了特制的整形模具，所述的整形模具包括如下结构：
整形模具上模(1)、整形模具下模(2)、锁紧装置(4)；所述整形模具下模(2)上设置有变形产品放置腔(3)；所述的整形模具上模(1)设有凸块；所述的锁紧装置(4)为螺钉；使用时，变形产品置于变形产品放置腔(3)中，合模过程中，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
具体方法为：
S11.将17-4PH不锈钢变形成品置于变形产品放置腔(3)中；然后合上整形模具上模(1)，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
S12.将放有变形产品的整形模具放入烧结炉中，温度升高至480℃之，保温30min；
S13.等待炉子冷却后取出，完成产品的热整形。
经检测，17-4PH不锈钢变形成品在该方法下能够实现100％的矫正。

Claims (4)

1.一种高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法，其特征在于，包含如下步骤：
S11.将制备得到的高屈服强度粉末冶金产品的变形产品置于整形模具中；
S12.将放有变形产品的整形模具放入烧结炉中，温度升高至200～800℃，保温10～60min；
S13.等待炉子冷却后取出，完成变形产品的热整形；
所述的高屈服强度粉末冶金产品是指采用金属粉末注射成形方法制备得到的17-4PH不锈钢，其屈服强度大于500MPa；
所述的整形模具包括如下结构：
整形模具上模(1)、整形模具下模(2)、锁紧装置(4)；
所述整形模具下模(2)上设置有变形产品放置腔(3)；所述的整形模具上模(1)设有凸块；
使用时，变形产品置于变形产品放置腔(3)中，合模过程中，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧；
所述高屈服强度粉末冶金产品的制备方法包含如下步骤：
S21.喂料制备：将17-4PH不锈钢与高分子粘结剂混合均匀，加热至180～250℃，搅拌得膏状混合物；将此膏状混合物移至造粒装置中造粒，制备成颗粒状的喂料；
S22.注射成形：将所述的颗粒状的喂料加入注塑机的料斗，并按以下参数控制注塑机进行工作以成形零件生坯：模具温度：100～120℃；喂料温度：180～220℃；注射压力：120～180MPa；
S23.脱脂烧结：将生坯放入脱脂烧结一体炉中，以0.3～0.6℃/min的速率升温至500～700℃，将其中的高分子粘结剂加热挥发并抽走；再以3-5℃/min的升温速率升温至1200～1500℃进行致密化烧结，保温时间2～4小时，然后随炉冷却，最终获得高屈服强度粉末冶金产品。
2.根据权利要求1所述的高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法，其特征在于，所述的锁紧装置(4)为螺钉。
3.根据权利要求1所述的高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法，其特征在于，步骤S11具体的方法为：将制备得到的高屈服强度粉末冶金产品的变形产品置于变形产品放置腔(3)中；然后合上整形模具上模(1)，整形模具上模(1)的凸块通过锁紧装置(4)将变形产品压紧。
4.根据权利要求1所述的高屈服强度粉末冶金产品的热整形方法，其特征在于，步骤S23中所述的高屈服强度粉末冶金产品包括合格产品和变形产品。
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